Cuerpos dieléctricos. Dieléctricos activos ¿Cómo se llaman los cuerpos hechos de dieléctricos?

Conductor- es un cuerpo que contiene en su interior una cantidad suficiente de cargas eléctricas libres que pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico. Puede surgir una corriente eléctrica en los conductores bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado. Todos los metales, las soluciones de sales y ácidos, el suelo húmedo y los cuerpos humanos y animales son buenos conductores de cargas eléctricas.

Dieléctrico o aislante- un cuerpo que no contiene cargas eléctricas libres en su interior. La corriente eléctrica no es posible en los aisladores.

Los dieléctricos incluyen vidrio, plástico, caucho, cartón y aire. Los cuerpos hechos de dieléctricos se llaman aislantes. Se destila un líquido completamente no conductor, es decir. agua purificada. (cualquier otra agua (del grifo o de mar) contiene cierta cantidad de impurezas y es conductora)

Polarización de un dieléctrico en un campo eléctrico.- desplazamiento de cargas positivas y negativas en direcciones opuestas, es decir, orientación de las moléculas.

El parámetro físico que caracteriza al dieléctrico es la constante dieléctrica. La constante dieléctrica puede tener dispersión.

Los dieléctricos incluyen aire y otros gases, vidrio, diversas resinas y, ciertamente, plásticos secos. El agua químicamente pura también es un dieléctrico.

Los dieléctricos se utilizan no sólo como materiales aislantes.

Los conductores y aisladores se diferencian entre sí en su forma de conducir la electricidad. Los conductores como el cobre conducen la corriente fácilmente, pero los aisladores (vidrio) conducen la corriente sólo a altos voltajes. Se utilizan conductores y aisladores para controlar la corriente. Por ejemplo, se utiliza un conductor en un pararrayos, lo que hace que el rayo caiga al suelo sin causar daños. Los aisladores se utilizan en interruptores para proteger a las personas.

Si un dispositivo debe conducir corriente, contiene conductores con baja resistencia. La mayoría de los cables eléctricos están hechos de metales que conducen bien la corriente. La mayoría de las veces, los conductores están hechos de cobre; este metal tiene una alta conductividad (baja resistencia).

Cuando la corriente fluye a través de un cable, encuentra resistencia. Esto hace que el conductor se caliente. Si se utiliza un dispositivo eléctrico como calentador, contiene conductores con alta resistencia, por ejemplo, alambre fino de níquel o cromo.

La conductividad y resistividad de un alambre dependen de su espesor. Los alambres delgados tienen baja conductividad (alta resistencia) en comparación con los alambres gruesos hechos del mismo material.

Los cables finos se utilizan en redes de bajo voltaje, por ejemplo en teléfonos. Los conductores más gruesos están diseñados para corrientes más altas, por ejemplo, para alimentar una estufa eléctrica.

Un dieléctrico es un material o sustancia que prácticamente no deja pasar la corriente eléctrica. Esta conductividad se debe a la pequeña cantidad de electrones e iones. Estas partículas se forman en un material no conductor sólo cuando se alcanzan propiedades de alta temperatura. En este artículo se discutirá qué es un dieléctrico.

Descripción

Cada conductor electrónico o de radio, semiconductor o dieléctrico cargado pasa corriente eléctrica a través de sí mismo, pero la peculiaridad del dieléctrico es que incluso a altos voltajes superiores a 550 V, fluirá una pequeña corriente en él. La corriente eléctrica en un dieléctrico es el movimiento de partículas cargadas en una determinada dirección (puede ser positiva o negativa).

Tipos de corrientes

La conductividad eléctrica de los dieléctricos se basa en:

• Las corrientes de absorción son una corriente que fluye en un dieléctrico a una corriente constante hasta que alcanza un estado de equilibrio, cambiando de dirección cuando se enciende y se le aplica voltaje y cuando se apaga. Con corriente alterna, el voltaje en el dieléctrico estará presente en él durante todo el tiempo que esté en la acción del campo eléctrico.
• La conductividad electrónica es el movimiento de electrones bajo la influencia de un campo.
• La conductividad iónica es el movimiento de iones. Se encuentra en soluciones de electrolitos: sales, ácidos, álcalis y también en muchos dieléctricos.
• La conductividad eléctrica de moliones es el movimiento de partículas cargadas llamadas moliones. Se encuentra en sistemas coloidales, emulsiones y suspensiones. El fenómeno del movimiento de moliones en un campo eléctrico se llama electroforesis.

Se clasifican según su estado de agregación y naturaleza química. Los primeros se dividen en sólidos, líquidos, gaseosos y solidificantes. Según su naturaleza química, se dividen en materiales orgánicos, inorgánicos y organoelementos.

Según el estado de agregación:

• Conductividad eléctrica de los gases. Las sustancias gaseosas tienen una conductividad de corriente bastante baja. Puede ocurrir en presencia de partículas cargadas libres, que aparece debido a la influencia de factores externos e internos, electrónicos e iónicos: rayos X y radiación radiactiva, colisiones de moléculas y partículas cargadas, factores térmicos.
• Conductividad eléctrica de un dieléctrico líquido. Factores de dependencia: estructura molecular, temperatura, impurezas, presencia de grandes cargas de electrones e iones. La conductividad eléctrica de los dieléctricos líquidos depende en gran medida de la presencia de humedad e impurezas. La conductividad eléctrica en sustancias polares también se crea utilizando un líquido con iones disociados. Al comparar líquidos polares y no polares, los primeros tienen una clara ventaja en conductividad. Limpiar un líquido de impurezas ayudará a reducir sus propiedades conductoras. Con un aumento de la conductividad y su temperatura, se produce una disminución de su viscosidad, lo que conduce a un aumento de la movilidad de los iones.
• Dieléctricos sólidos. Su conductividad eléctrica está determinada por el movimiento de impurezas y partículas dieléctricas cargadas. En fuertes campos de corriente eléctrica, se revela la conductividad eléctrica.

Propiedades físicas de los dieléctricos.

Cuando la resistencia específica del material es inferior a 10-5 Ohm*m, se pueden clasificar como conductores. Si es superior a 108 ohmios*m, a dieléctricos. Puede haber casos en los que la resistividad sea varias veces mayor que la resistencia del conductor. En el rango de 10-5-108 ohmios*m se encuentra un semiconductor. El material metálico es un excelente conductor de corriente eléctrica.

De toda la tabla periódica, sólo 25 elementos se clasifican como no metales y 12 de ellos pueden tener propiedades semiconductoras. Pero, por supuesto, además de las sustancias de la tabla, existen muchas más aleaciones, composiciones o compuestos químicos con propiedades de conductor, semiconductor o dieléctrico. En base a esto, es difícil trazar una línea definida entre los valores de diversas sustancias y sus resistencias. Por ejemplo, a un factor de temperatura reducido, un semiconductor se comportará como un dieléctrico.

Solicitud

El uso de materiales no conductores es muy extendido, ya que se trata de una de las clases más populares de componentes eléctricos. Ha quedado bastante claro que se pueden utilizar debido a sus propiedades en forma activa y pasiva.

En su forma pasiva, las propiedades de los dieléctricos se aprovechan para su uso en materiales aislantes eléctricos.

En su forma activa se utilizan en ferroeléctricos, así como en materiales para emisores láser.

Dieléctricos básicos

Los tipos más comunes incluyen:

• Vaso.
• Goma.
• Aceite.
• Asfalto.
• Porcelana.
• Cuarzo.
• Aire.
• Diamante.
• Agua pura.
• El plastico.

¿Qué es un dieléctrico líquido?

La polarización de este tipo se produce en el campo de la corriente eléctrica. En la tecnología se utilizan sustancias líquidas no conductoras para verter o impregnar materiales. Hay 3 clases de dieléctricos líquidos:

Los aceites de petróleo son ligeramente viscosos y en su mayoría no polares. Se suelen utilizar en equipos de alto voltaje: agua de alto voltaje. es un dieléctrico no polar. El aceite para cables ha encontrado aplicación en la impregnación de cables de papel aislantes con un voltaje de hasta 40 kV, así como en revestimientos a base de metal con una corriente de más de 120 kV. El aceite para transformadores tiene una estructura más pura que el aceite para condensadores. Este tipo de dieléctrico se utiliza ampliamente en la producción, a pesar de su elevado coste en comparación con sustancias y materiales análogos.

¿Qué es un dieléctrico sintético? Actualmente, está prohibido en casi todas partes debido a su alta toxicidad, ya que se produce a base de carbón clorado. Y el dieléctrico líquido, que se basa en silicio orgánico, es seguro y respetuoso con el medio ambiente. Este tipo no provoca oxidación del metal y tiene bajas propiedades higroscópicas. Existe un dieléctrico licuado que contiene un compuesto organofluorado, que es especialmente popular debido a su no inflamabilidad, propiedades térmicas y estabilidad oxidativa.

Y el último tipo son los aceites vegetales. Son dieléctricos débilmente polares, entre ellos el lino, el ricino, el tung y el cáñamo. El aceite de ricino está muy caliente y se utiliza en condensadores de papel. Los aceites restantes son evaporables. La evaporación en ellos no es causada por evaporación natural, sino por una reacción química llamada polimerización. Se utiliza activamente en esmaltes y pinturas.

Conclusión

El artículo analiza en detalle qué es un dieléctrico. Se mencionaron varios tipos y sus propiedades. Eso sí, para comprender la sutileza de sus características tendrás que estudiar con más profundidad el apartado de física sobre ellas.

Un conductor es un cuerpo que contiene una cantidad suficiente de cargas eléctricas libres que pueden moverse bajo la influencia de un campo eléctrico.
Puede surgir una corriente eléctrica en los conductores bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado.
Todos los metales, las soluciones de sales y ácidos, el suelo húmedo y los cuerpos humanos y animales son buenos conductores de cargas eléctricas.

Un aislante (o dieléctrico) es un cuerpo que no contiene cargas eléctricas libres en su interior.
La corriente eléctrica no es posible en los aisladores.
Los dieléctricos incluyen vidrio, plástico, caucho, cartón y aire. Los cuerpos hechos de dieléctricos se llaman aislantes.
Se destila un líquido completamente no conductor, es decir. agua purificada,
(cualquier otra agua (del grifo o de mar) contiene cierta cantidad de impurezas y es conductora)

CORRIENTE ELÉCTRICA EN METALES

En un metal siempre hay una gran cantidad de electrones libres.
La corriente eléctrica en conductores metálicos es el movimiento ordenado de electrones libres bajo la influencia de un campo eléctrico creado por una fuente de corriente.

CORRIENTE ELÉCTRICA EN LÍQUIDOS

Las soluciones de sales y ácidos, así como el agua corriente (excepto la destilada), pueden conducir corriente eléctrica.
Una solución que puede conducir corriente eléctrica se llama electrolito.
En una solución, las moléculas del soluto se convierten en iones positivos y negativos por la acción del disolvente. Bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado a la solución, los iones pueden moverse: iones negativos - al electrodo positivo, iones positivos - al electrodo negativo.
En el electrolito se produce una corriente eléctrica.
Cuando la corriente pasa a través del electrolito, las sustancias puras contenidas en la solución se liberan sobre los electrodos. Este fenómeno se llama electrólisis.
Como resultado de la acción de la corriente eléctrica, se producen cambios químicos irreversibles en el electrolito y, para mantener aún más la corriente eléctrica, es necesario reemplazarlo por uno nuevo.

INTERESANTE

En el siglo XVII, después de que William Gilbert estableciera que muchos cuerpos tienen la capacidad de electrificarse al frotarse, se creía en la ciencia que todos los cuerpos con respecto a la electrificación se dividen en dos tipos: los capaces de electrificarse por fricción, y los cuerpos que no están electrizados por la fricción.
Sólo en la primera mitad del siglo XVIII se descubrió que algunos cuerpos también poseen la capacidad de distribuir electricidad. Los primeros experimentos en esta dirección los llevó a cabo el físico inglés Gray. En 1729 Gray descubrió el fenómeno de la conductividad eléctrica. Descubrió que la electricidad se puede transmitir de un cuerpo a otro a través de un cable metálico. La electricidad no se extendió a lo largo del hilo de seda. Fue Gray quien dividió las sustancias en conductoras y no conductoras de electricidad. Sólo en 1739 Finalmente se estableció que todos los cuerpos debían dividirse en conductores y dieléctricos.
___

A principios del siglo XIX, se supo que la descarga de un pez eléctrico atraviesa metales, pero no atraviesa vidrio ni aire.

SABES

Galvanostegia.

Recubrir objetos con una capa de metal mediante electrólisis se llama galvanoplastia. No sólo se pueden metalizar objetos de metal, sino también objetos de madera, hojas de plantas, encajes e insectos muertos. Primero es necesario endurecer estos objetos y, para ello, mantenerlos durante un tiempo en cera fundida.
Luego cúbralos uniformemente con una capa de grafito (por ejemplo, frotándolos con la mina de un lápiz) para hacerlos conductores y bájelos como un electrodo en un baño galvánico de electrolito, pasando electricidad a través de él durante un tiempo. actual. Después de un tiempo, el metal contenido en la solución se liberará sobre este electrodo y cubrirá uniformemente el objeto.

Las excavaciones arqueológicas que se remontan a la época del reino parto nos permiten suponer que hace ya dos mil años se practicaba la galvanoplastia de productos dorados y plateados.
Esto también se evidencia en los hallazgos realizados en las tumbas de los faraones egipcios.

EXPERIMENTOS CON ELECTROLITOS

1. Si toma una solución de sulfato de cobre, ensambla un circuito eléctrico y sumerge los electrodos (barras de grafito de un lápiz) en la solución, la bombilla se encenderá. ¡Hay corriente!
Repetir el experimento sustituyendo el electrodo conectado al negativo de la batería por un botón de aluminio. Después de algún tiempo se volverá "dorado", es decir. Estará cubierto con una capa de cobre. Este es el fenómeno de la galvanostegia.

2. Necesitaremos: un vaso con una solución fuerte de sal de mesa, una batería de linterna, dos trozos de alambre de cobre de aproximadamente 10 cm de largo. Limpiar los extremos del alambre con una lija fina. Conecte un extremo del cable a cada polo de la batería. Sumerge los extremos libres de los cables en un vaso con la solución. ¡Las burbujas suben cerca de los extremos bajos del cable!

¡HAZLO TU MISMO!

1. Haga un dispositivo de medición: un probador para determinar si una sustancia es conductora de corriente eléctrica. Para hacer esto, necesitará una batería, una lámpara de linterna y cables de conexión. Cierre el circuito eléctrico ensamblado al conductor en estudio y determine si la sustancia es conductora por la presencia o ausencia del brillo de la lámpara.

2. Puede demostrar la presencia de cargas eléctricas libres en un líquido de esta manera: conecte una tetera de metal y un vaso de aluminio de un calorímetro con conductores a un galvanómetro. Vierta agua en la tetera y disuelva un poco de sal. Comience a verter agua salada del hervidor en el vaso en un chorro fino; el galvanómetro mostrará la presencia de corriente eléctrica. Al cambiar la longitud y el grosor del chorro, controle el cambio en la intensidad de la corriente.

Al instalar la conexión a tierra, es bueno enterrar el cable a una profundidad de hasta 2,5 m. Sin embargo, en condiciones de campo.
Esto no siempre es posible. Por lo tanto, la conexión a tierra a menudo se realiza mediante un pasador clavado en el suelo. ¿Por qué es útil regar la zona de puesta a tierra con agua salada en este caso?

¡NO-YO-YO!

Si se produce un incendio en instalaciones eléctricas, se debe apagar inmediatamente el interruptor. El fuego causado por corriente eléctrica NO PUEDE extinguirse con agua o con un extintor normal, porque el chorro de agua es conductor y puede volver a cerrar el circuito y restaurar la causa del incendio. En este caso, es necesario utilizar arena seca o un extintor de chorro de arena.

EL CUERPO HUMANO ES CONDUCTOR DE ELECTRICIDAD

Si una persona accidentalmente recibe energía, pueden producirse lesiones o incluso la muerte.

Cuando trabaje con circuitos eléctricos, NO:
- No se pueden tocar cables pelados con ambas manos al mismo tiempo.
- no toque un cable pelado mientras está parado en el suelo o sobre un suelo húmedo (incluso de cemento o de madera).
- No utilizar aparatos eléctricos defectuosos.
- No se puede reparar un aparato eléctrico sin desconectarlo de la fuente de alimentación.

Primeros auxilios para una víctima de una descarga eléctrica.

A menudo, la persona misma no puede liberarse de los cables que transportan corriente, porque... La corriente eléctrica provoca contracciones musculares convulsivas o la víctima pierde el conocimiento. Primero necesitas desconectar a la persona de los cables que transportan corriente. Para hacer esto, corte la corriente o desenrosque los fusibles ubicados cerca del medidor. Si el interruptor está lejos, entonces necesitarás usar un palo de madera (objeto no conductor) para separarlo del cable. Debajo de sus pies debe haber una superficie aislante: una alfombra de goma, tablas secas o linóleo. Puede alejar a la víctima de los cables solo con las manos desnudas, por los extremos de la ropa seca y con una mano. No toque los que están conectados a tierra. objetos conductores!
Luego se debe colocar a la víctima boca arriba y llamar a un médico.

¡No metas los dedos en el enchufe, te serán útiles más adelante!

DEFINICIÓN, FINALIDAD Y CLASIFICACIÓN

MATERIALES AISLANTES ELÉCTRICOS

Dieléctricos- sustancias en las que pueden existir campos electrostáticos durante mucho tiempo. Estos materiales, a diferencia de los conductores, prácticamente no conducen corriente eléctrica bajo la influencia de un voltaje constante que se les aplica.

El propósito del aislamiento eléctrico es principalmente evitar el paso de corriente por caminos indeseables para el funcionamiento de un dispositivo eléctrico. Además, los dieléctricos de los dispositivos eléctricos, en particular los condensadores, desempeñan un papel activo, proporcionando la capacitancia necesaria.

Los dieléctricos dipolos son aquellos cuyas moléculas están dispuestas asimétricamente en el espacio; generalmente tienen una constante dieléctrica más alta que los dieléctricos neutros. Los dieléctricos dipolo son más higroscópicos y se humedecen más fácilmente con agua que los neutros.

Los dieléctricos también se dividen en heteropolar (iónico), cuyas moléculas se dividen con relativa facilidad en partes con cargas opuestas (iones) y homeopolares, no dividido en iones.

Según su composición química, los materiales aislantes eléctricos se dividen en orgánico, V cuya composición incluye carbono, y inorgánico, que no contiene carbono. Generalmente, Los materiales inorgánicos tienen mayor resistencia al calor., que orgánico.

CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA DE LOS DIELÉCTRICOS

Por su propio propósito, los dieléctricos bajo la influencia de un voltaje constante no deberían permitir el paso de la corriente en absoluto, es decir, deberían ser no conductores. Sin embargo, todos los materiales aislantes eléctricos utilizados en la práctica, cuando se aplica un voltaje constante, dejan pasar una corriente insignificante, la llamada corriente de fuga. Por tanto, la resistividad de los materiales aislantes eléctricos no es infinita, aunque sí muy grande.

Resistencia La sección de aislamiento es igual a la relación del voltaje CC aplicado a esta sección de aislamiento. Ud. (en voltios) a corriente de fuga I(en amperios) a través de esta sección:

Conductividad del aislamiento

.

Distinguir resistencia volumétrica aislamiento R V , determinar numéricamente el obstáculo creado por el aislamiento al paso de la corriente a través de su espesor, y resistencia superficialR S definir un obstáculo al paso de corriente a lo largo de la superficie de aislamiento y caracterizar la presencia de una mayor conductividad de la capa superficial del dieléctrico debido a la humedad, contaminación, etc.

Impedancia El aislamiento se define como el resultado de dos resistencias conectadas en paralelo entre los electrodos, volumen y superficie:

Para una sección plana de aislamiento con sección transversal. S[cm 2 ] y espesor h[cm] la resistencia volumétrica (excluida la influencia de los bordes) es igual a:

.

Numéricamente ρ V igual a la resistencia (en ohmios) de un cubo con una arista de 1 cm de un material dado, si la corriente pasa por dos caras opuestas del cubo:

.

1 ohmios∙cm= 10 4 ohmios∙mm 2 /metro= 10 6 µΩ∙cm= 10 -2 Ohm∙m.

El recíproco de la resistividad volumétrica.

,

llamado conductividad de volumen específico material.

Valores ρ V Los materiales aislantes eléctricos sólidos y líquidos prácticamente utilizados varían de aproximadamente 10 8 -10 10 ohmios∙cm para materiales de calidad relativamente baja utilizados en casos sin importancia (madera, mármol, fibrocemento, etc.) hasta 10 16 -10 18 ohmios∙cm para materiales como ámbar, poliestireno, polietileno, etc. Para gases no ionizados ρ V alrededor de 10 19 -10 20 ohmios∙cm La relación entre la resistividad de un dieléctrico sólido de alta calidad y un buen conductor (a temperatura normal) se expresa mediante un número colosal, del orden de 10 22 -10 24.

Resistencia superficial específicaρ S Caracteriza la propiedad de un material aislante eléctrico de crear resistencia superficial en el aislamiento realizado con él. Resistencia superficial (despreciando la influencia de los bordes) entre electrodos con bordes rectos paralelos entre sí de longitud b, ubicados a cierta distancia unos de otros A, al excluir la corriente de fuga volumétrica a través del espesor del material, es igual a , Dónde .

Magnitud ρ S numéricamente igual a la resistencia de un cuadrado (de cualquier tamaño) en la superficie de un material dado , si la corriente se suministra a los electrodos que limitan los dos lados opuestos de este cuadrado .

Naturaleza física de la conductividad eléctrica de los dieléctricos.

La conductividad eléctrica de los dieléctricos se explica por la presencia en ellos de partículas cargadas libres (es decir, no asociadas con ciertas moléculas y capaces de moverse bajo la influencia de un campo eléctrico aplicado): iones, moliones (partículas coloidales) y, a veces, electrones.

Más típico de la mayoría de los materiales aislantes eléctricos. conductividad iónica. Cabe señalar que en algunos casos la sustancia principal del dieléctrico se somete a electrólisis; Un ejemplo es el vidrio, en el que, debido a su transparencia, se puede observar directamente la liberación de productos de la electrólisis. Cuando se hace pasar corriente continua a través del vidrio, calentado para reducir la conductividad, se forman en el cátodo depósitos característicos en forma de árboles ("dendritas") de los metales que componen el vidrio, principalmente sodio. Aún más a menudo se observan casos en los que las moléculas de la sustancia principal del dieléctrico no tienen la capacidad de ionizarse fácilmente, pero la conductividad eléctrica iónica se produce debido a las impurezas casi inevitablemente presentes en el dieléctrico: impurezas de humedad, sales, ácidos, álcalis, etc. Incluso los muy pequeños, a veces con impurezas que son difíciles de detectar mediante análisis químico, pueden afectar significativamente la conductividad de una sustancia; Por eso, en la fabricación de dieléctricos y en general en la tecnología de aislamiento eléctrico, la pureza de los productos de partida y la limpieza del lugar de trabajo son tan importantes. En un dieléctrico con conductividad iónica, se observa estrictamente la ley de Faraday, es decir, la proporcionalidad entre la cantidad de electricidad que pasa a través del aislamiento (a corriente constante) y la cantidad de sustancia liberada durante la electrólisis.

Al aumentar temperatura La resistividad de los materiales aislantes eléctricos suele reducirse considerablemente. Obviamente, las condiciones de funcionamiento del aislamiento eléctrico se vuelven más severas. Por el contrario, a bajas temperaturas incluso los dieléctricos muy pobres adquieren valores elevados. ρ V .

La presencia de incluso pequeñas cantidades de agua puede reducir significativamente ρ V dieléctrico. Esto se explica por el hecho de que las impurezas presentes en el agua se disocian en iones, o la presencia de agua puede contribuir a la disociación de las moléculas de la propia sustancia. Por tanto, las condiciones de funcionamiento del aislamiento eléctrico se vuelven más difíciles cuando hidratación. La humidificación tiene un efecto muy fuerte en el cambio. ρ V materiales fibrosos y algunos otros en los que la humedad puede formar películas continuas a lo largo de las fibras: "puentes" que atraviesan todo el dieléctrico de un electrodo a otro.

Para proteger contra la humedad después del secado, los materiales higroscópicos se impregnan o recubren con barnices, compuestos, etc. no higroscópicos. el secado aislamiento eléctrico, se elimina la humedad y aumenta su resistencia. Por lo tanto, a medida que aumenta la temperatura ρ V El material humedecido puede incluso crecer al principio (si el efecto de la eliminación de la humedad supera el efecto del aumento de temperatura), y solo después de eliminar una parte significativa de la humedad comienza una disminución. ρ V .

La resistencia del aislamiento puede disminuir con aumento de voltaje, lo cual tiene un significado práctico significativo: midiendo la resistencia de aislamiento (de una máquina, cable, condensador, etc.) a un voltaje inferior al voltaje de funcionamiento, podemos obtener un valor de resistencia sobreestimado.

Adiccion R de El valor del voltaje se explica por varias razones:

formación de cargas espaciales en el dieléctrico;

mal contacto entre los electrodos y el aislamiento medido, etc.

A voltajes suficientemente altos, las fuerzas del campo eléctrico pueden liberar electrones; La conductividad electrónica adicional creada en este caso conduce a un aumento significativo de la conductividad eléctrica total. Este fenómeno precede al desarrollo de la ruptura dieléctrica.

Cuando se aplica un voltaje constante a un dieléctrico sólido, en la mayoría de los casos la corriente disminuye gradualmente con el tiempo, acercándose asintóticamente a un cierto valor de estado estacionario. Así, gradualmente la conductividad del dieléctrico aumenta y la resistencia disminuye. El cambio de conductividad a lo largo del tiempo está asociado con la influencia de la formación de cargas espaciales, con procesos de electrólisis en el dieléctrico y otras razones.

Carácter de los cambios en la resistencia superficial específica. ρ S dieléctricos de varios factores (temperatura, humedad, voltaje, tiempo de exposición al voltaje) es similar a la naturaleza del cambio ρ V discutido anteriormente. Magnitud ρ S Los dieléctricos higroscópicos son muy sensibles a la humedad.

Polarización de dieléctricos.

La propiedad más importante de los dieléctricos es su capacidad de polarizarse bajo la influencia de una tensión eléctrica aplicada externamente. La polarización se reduce a un cambio en la posición espacial de las partículas materiales cargadas de un dieléctrico, y el dieléctrico adquiere par eléctrico inducido, y en él se forma una carga eléctrica. Si consideramos alguna sección de aislamiento con electrodos a los que se aplica voltaje Ud. [V], entonces el cargo de esta sección q [cl] está determinada por la expresión

q= CU .

Aquí CON es la capacitancia de una sección determinada de aislamiento, medida en faradios (F).

La capacidad de aislamiento depende tanto del material (dieléctrico) como de las dimensiones geométricas y configuración del aislamiento.

La capacidad de un dieléctrico dado para formar capacitancia eléctrica se llama constante dieléctrica y es designado ε . Magnitud ε el vacío se toma como uno solo.

Dejar CON oh- capacidad de un condensador de vacío de forma y tamaño arbitrarios. Si, sin cambiar el tamaño, la forma y la posición relativa de las placas del condensador, el espacio entre sus placas se llena con un material con una constante dieléctrica ε , entonces la capacitancia del capacitor aumentará y alcanzará el valor

C=εC oh .

Por tanto, la constante dieléctrica de una sustancia es un número que muestra cuántas veces aumentará la capacidad de un condensador de vacío si, sin cambiar el tamaño y la forma de los electrodos del condensador, el espacio entre los electrodos se llena con una sustancia determinada. La capacitancia de un capacitor de dimensiones y forma geométricas dadas es directamente proporcional. ε dieléctrico.

El valor de la constante dieléctrica está incluido en muchas ecuaciones básicas de electrostática. Sí, según la ley. colgante fuerza de repulsión mutua de dos cargas eléctricas puntuales de magnitud q 1 y q 2 (unidades de carga absoluta) ubicados en un medio con constante dieléctrica ε a una distancia el uno del otro h[cm] , es:

La constante dieléctrica es una cantidad adimensional. Para los gases es muy cercano a 1. Entonces, para el aire en condiciones normales ε= 1,00058. Para la mayoría de materiales aislantes eléctricos líquidos y sólidos. ε – del orden de varias unidades, con menos frecuencia decenas y muy raramente supera 100. Algunas sustancias de una clase especial, los ferroeléctricos, bajo ciertas condiciones tienen valores excepcionalmente altos de constante dieléctrica.

La esencia física de la polarización.

La polarización, al igual que la conductividad, es causada por el movimiento de cargas eléctricas en el espacio. Las diferencias entre estos dos fenómenos:

La polarización provoca un cambio. relacionado con ciertas moléculas de cargas que no pueden ir más allá de los límites de una determinada molécula, mientras que la conductividad se debe al movimiento (deriva) de cargas libres que pueden moverse en un dieléctrico a una distancia relativamente grande;

desplazamiento de polarización – desplazamiento elástico de cargas; al terminar el voltaje aplicado al dieléctrico, las cargas desplazadas tienden a regresar a sus posiciones originales, lo que no es típico de la conductividad;

La polarización de un material homogéneo ocurre en casi todas las moléculas dieléctricas, mientras que la conductividad eléctrica de los dieléctricos a menudo está determinada por la presencia de una pequeña cantidad de impurezas (contaminantes).

Si bien la corriente de conducción existe siempre que se aplique un voltaje constante al dieléctrico desde el exterior, corriente de polarización (corriente capacitiva) ocurre solo cuando el voltaje directo se enciende o apaga, o incluso cuando cambia la magnitud del voltaje aplicado; por mucho tiempo hay una corriente capacitiva solo en el dieléctrico bajo la influencia tensión alterna.

Los tipos de polarización más típicos son la electrónica, la iónica y la dipolo.

polarización electrónica- desplazamiento de las órbitas de los electrones con respecto al núcleo atómico. La polarización electrónica cuando se aplica un campo eléctrico externo ocurre en un tiempo extremadamente corto (alrededor de 10 -15 segundo).

polarización iónica(para dieléctricos iónicos): el desplazamiento entre sí de los iones que forman la molécula. Esta polarización se produce en períodos más largos que la polarización electrónica, pero también en períodos muy cortos (entre 10 y 13 segundos).

Polarización electrónica y de iones: variedades. polarización de deformación, que representa un desplazamiento de cargas entre sí en la dirección del campo eléctrico externo.

Polarización dipolo (orientación) se reduce a la rotación (orientación) de las moléculas dipolares de una sustancia. Esta polarización es numéricamente grande en comparación con la polarización por deformación y ocurre completamente en intervalos de tiempo que son diferentes para moléculas de diferentes sustancias, pero significativamente más largos que la duración de la polarización por deformación.

Es obvio que en dieléctricos neutros sólo puede ocurrir polarización por deformación. Estos dieléctricos tienen una constante dieléctrica relativamente baja (por ejemplo, para hidrocarburos líquidos y sólidos). ε alrededor de 1,9-2,8).

Tabla 1.1

La constante dieléctrica de algunas sustancias.

Los dieléctricos dipolares, en los que, además de la polarización por deformación, también se observa polarización de orientación, tienen valores de constante dieléctrica más altos en comparación con los dieléctricos neutros, y en los dieléctricos dipolares, por ejemplo, para el agua, ε = 82.

La constante dieléctrica de una sustancia dipolar, en términos generales, es mayor cuanto menor es el tamaño de la molécula (o peso molecular). Si, bastante grande ε El agua se debe al tamaño muy pequeño de su molécula.

Dependencia de la constante dieléctrica de la frecuencia. Dado que el tiempo de establecimiento de la polarización por deformación es muy corto en comparación con el tiempo de cambio de signo del voltaje incluso en las frecuencias más altas utilizadas en la radioelectrónica moderna, la polarización de los dieléctricos neutros logra establecerse completamente en un tiempo que puede ser despreciado en comparación con el semiciclo de un voltaje alterno. Por tanto, prácticamente no existe una dependencia significativa. ε de la frecuencia los dieléctricos neutros no lo hacen.

Para dieléctricos dipolo, a medida que aumenta la frecuencia del voltaje alterno, el valor ε al principio también permanece sin cambios, pero a partir de cierto frecuencia crítica, cuando la polarización no tiene tiempo de establecerse completamente en un medio ciclo, ε comienza a disminuir, acercándose en frecuencias muy altas a los valores característicos de los dieléctricos neutros; A medida que aumenta la temperatura, aumenta la frecuencia crítica.

En bruscamente dieléctricos no homogéneos, en particular, en dieléctricos con inclusiones de agua, el fenómeno del llamado capa intermediaNoé polarización. La polarización entre capas se reduce a la acumulación de cargas eléctricas en las interfaces entre dieléctricos (en el caso de un dieléctrico humedecido, en la superficie del agua diseminada). Los procesos de establecimiento de la polarización entre capas son muy lentos y pueden durar minutos e incluso horas. Por tanto, el aumento de la capacidad de aislamiento debido a la humectación de este último es mayor cuanto menor es la frecuencia de la tensión alterna aplicada al aislamiento.

CabezaLa dependencia de la constante dieléctrica de la temperatura. Para dieléctricos neutros ε Depende débilmente de la temperatura, disminuyendo a medida que esta última aumenta debido a la expansión térmica de la sustancia, es decir, una disminución en el número de moléculas polarizables por unidad de volumen de la sustancia.

En los dieléctricos dipolares a bajas temperaturas, cuando la sustancia tiene una alta viscosidad, la orientación de las moléculas dipolares a lo largo del campo es en la mayoría de los casos imposible o, en cualquier caso, difícil. A medida que aumenta la temperatura y disminuye la viscosidad, la posibilidad de orientación dipolar se vuelve más fácil, lo que resulta en ε aumenta significativamente. A altas temperaturas, debido al aumento de las vibraciones térmicas caóticas de las moléculas, el grado de orden de la orientación molecular disminuye, lo que nuevamente conduce a una disminución. ε .

En cristales con polarización iónica, vidrios, porcelana y otros tipos de cerámicas con un alto contenido de fase vítrea, la constante dieléctrica aumenta al aumentar la temperatura.

CUERPOS DIELÉCTRICOS

CUERPOS DIELÉCTRICOS

De lo contrario, los aislantes, es decir, los cuerpos que no conducen electricidad, no son conductores.

Un diccionario completo de palabras extranjeras que se han utilizado en el idioma ruso - Popov M., 1907 .

CUERPOS DIELÉCTRICOS

Electricidad no conductora, aisladores.

, 1907 .

AISLADORES O CUERPOS DIELÉCTRICOS

en general, todos los cuerpos que conducen mal la electricidad y sirven para aislar conductores; En particular, este nombre se refiere a vasos de vidrio o porcelana usados. en una línea telegráfica para aislar el cable en los puntos donde está unido a los postes.

Diccionario de palabras extranjeras incluidas en el idioma ruso - Pavlenkov F., 1907 .

Mira qué son los "CUERPOS DIELÉCTRICOS" en otros diccionarios:

Nombre dado por Michael Faraday a los cuerpos que no conducen, o que conducen mal la electricidad, como el aire, el vidrio, diversas resinas, azufre, etc. Estos cuerpos también se denominan aislantes. Antes de las investigaciones de Faraday, realizadas en los años 30... ...

Nombre que dio Michael Faraday a los cuerpos que no son conductores o, en otras palabras, mal conductores de la electricidad, como el aire, el vidrio, diversas resinas, azufre, etc. Estos cuerpos también se denominan aislantes. Antes de la investigación de Faraday en la década de 1930... ... Enciclopedia de Brockhaus y Efron

Malos conductores de la electricidad y por tanto se utilizan para aislar conductores. Diccionario de palabras extranjeras incluidas en el idioma ruso. Chudinov A.N., 1910. AISLADORES O CUERPOS DIELÉCTRICOS en general, todos los cuerpos poco conductores... ... Diccionario de palabras extranjeras de la lengua rusa.

Sustancias que no conducen bien la electricidad. El término "D." (del griego diá a través del inglés electric electric) fue introducido por M. Faraday (ver Faraday) para designar sustancias a través de las cuales penetran los campos eléctricos. En cualquier sustancia... ... Gran enciclopedia soviética

ONDAS ULTRA CORTAS- se utilizaron por primera vez en la terapia Schliephake. Las corrientes alternas utilizadas en la diatermia se caracterizan por una frecuencia de 800.000 a 1 millón de oscilaciones por segundo con una longitud de onda de 300.400 m. En la corteza terrestre, las corrientes con una frecuencia de 10... Gran enciclopedia médica

eléctrico- 3,45 eléctrico [electrónico, electrónico programable]; E/E/PE (eléctrico/electrónico/electrónico programable; E/E/PE) basado en tecnología eléctrica y/o electrónica y/o electrónica programable. Fuente … Diccionario-libro de referencia de términos de documentación normativa y técnica.

Diccionario enciclopédico F.A. Brockhaus y I.A. Efrón

Una de las ramas del estudio de los fenómenos eléctricos, que incluye el estudio de la distribución de la electricidad, sujeto a su equilibrio, en los cuerpos y la determinación de aquellas fuerzas eléctricas que surgen en este caso. Las bases de E. fueron puestas por el trabajo... ... Diccionario enciclopédico F.A. Brockhaus y I.A. Efrón

Electrodinámica clásica ... Wikipedia

Electrodinámica clásica Campo magnético de un solenoide Electricidad Magnetismo Electrostática Ley de Coulomb ... Wikipedia

Libros

• Principios fundamentales de los procesos de deposición química de películas y estructuras para nanoelectrónica, Equipo de autores, La monografía presenta los resultados del desarrollo de procesos de deposición química de vapor de películas metálicas y dieléctricas utilizando materiales de partida volátiles no tradicionales... Categoría: Literatura técnica Serie: Proyectos de integración del SB RAS. Editorial: Empresa Unitaria del Estado Federal "Editorial SB RAS", libro electronico(fb2, fb3, epub, mobi, pdf, html, pdb, lit, doc, rtf, txt)
• Libro de texto de física del estado sólido para ingenieros, Gurtov V., Osaulenko R., El libro de texto es una presentación sistemática y accesible del curso de física del estado sólido, que contiene los elementos básicos de la física de la materia condensada y sus aplicaciones para... Categoría: